龟鳖目淡水龟科内,有5个属(盒龟属Cistoclemmys、闭壳龟属Cuora 、锯缘龟属Pyxidea、齿缘龟属Cyclemys和果龟属Notochelys)的物种具有闭壳结构的共同特征,其中的大多数物种分布于我国或特有。迄今,基于形态学和分子系统学数据的分析,有关其属的划分、系统发生关系、部分物种的分类学地位及多样性的研究存在不少分歧。本研究拟采用形态分析和X光透射摄影、线粒体全基因组(mtDNA)和核DNA(RAG-1基因、R35基因内含子1)测序及微卫星分析等技术,取得形态学和分子标记多种数据,进行聚类分析和比较。研究淡水龟科具闭壳结构龟类属的划分及其系统发生关系、推测属间分歧时间;探讨近缘物种金头闭壳龟、潘氏闭壳龟、三线闭壳龟之间;广西和海南产黄额盒龟之间;黄缘盒龟不同地理居群之间物种的分类学地位和多样性。以期为我国龟鳖类动物生物多样性研究和物种保护等提供理论依据。
Geoemydidae;turtles of kinetic plastron;phylogenetic;mtDNA genome;nuclear genes
本研究收集了淡水龟科具闭壳结构龟类(闭壳龟属、锯缘龟属、齿缘龟属、果龟属)动物16个物种的标本93号,具闭壳结构的动胸龟科动胸龟属标本6号。采用PCR、分子克隆及测序技术,完成了16种闭壳龟类、1种动胸龟类及其它12种动物的线粒体全序列和大部分物种的7个核基因测序工作;比较分析了线粒体序列特征、控制区的结构和3’端微卫星基序;采用相关软件基于线粒体全序列和核基因序列,计算了种间的遗传距离,进行了系统发生分析和分歧时间估算。所得结果如下(1)具闭壳结构龟类动物线粒体基因组十分保守,大小在16475bp— 17244bp之间,其基因含量和排列与典型脊椎动物线粒体一致,没有发现新的基因排列形式。在线粒体控制区的3’端共鉴定出7种类型的重复基序。其中黄额盒龟有6种重复基序,而白腹摄龟只有1种基序。三线、金头和潘氏闭壳龟的线粒体控制区VNTR基序基本相同,其中金头和潘氏闭壳龟的基序完全一致,此显示金头和潘氏闭壳龟的亲缘关系比较近。(2)遗传距离分析显示安布闭壳龟与其它物种的距离均较大,而金头闭壳龟和潘氏闭壳龟、图画亚种和布氏亚种之间的遗传距离很小,没有达到物种水平的遗传距离。(3)基于线粒体全序列、核基因序列或联合数据进行的系统发生分析显示淡水龟科为单一起源,与同样具闭壳结构的动胸龟科物种为非姐妹群,其中的闭壳龟属、齿缘龟属、果龟属分别与其它非闭壳结构龟类聚类,此暗示闭壳结构不是源于一个共同的祖先。聚类分析还显示,安布闭壳龟分化较早,三线闭壳龟、金头闭壳龟和潘氏闭壳龟;黄额盒龟图画亚种和布氏亚种间的亲缘关系最近。两种不同形态特征(是否具颈部条纹)的欧氏摄龟分开聚类,显示两者有较大的分化。(4)基于33个物种的线粒体全序列进行的聚类分析和分歧时间估算显示龟鳖目起源是在三叠纪晚期 (约202 Mya)。现存曲颈龟物种在最近的百万年前分歧。淡水龟科与陆龟科分歧生在始新世早期(约54 Mya)。淡水龟科根部的分歧标定于始新世的中后期 (约44 Mya),而具闭壳结构的齿缘龟属与眼斑龟属与的分离发生在始新世的中后期分歧 (22 Mya),其余龟类则分化相对较晚。基于上述研究结果,本研究认为三线闭壳龟、金头闭壳龟和潘氏闭壳龟可归为三线闭壳龟复合种中;黄额闭壳龟复合种中,图画闭壳龟可能是布氏闭壳龟的同物异名;原并入欧氏摄龟中的条颈龟与欧氏摄龟应为两个独立有效的物种。